CN1510361A - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

一种冷冻装置，在一个制冷剂回路上所并列连接数个压缩机中，不会有任何一个压缩机产生润滑油不够的情形。此冷冻装置中，从设置连接至排放制冷剂合流管8的油分离器9到压缩机1的制冷剂吸入管4之间配置第一种回油管18，并且在压缩机1的正常的润滑油液面高度至压缩机2的制冷剂吸入管5之间配置第二种回油管12。

Description

冷冻装置

本发明是原发明专利申请(申请号：01121034.6，申请日：2001年6月15日，发明名称：冷冻装置)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具备多台用来压缩制冷剂的压缩机以并联排列所构成的冷冻装置，包括空调装置。

背景技术

一般而言，因为保养压缩机的润滑油(以下称简称油)随同压缩制冷剂从压缩机排放出，而使压缩机内部的油面下降，而产生润滑不够的问题，故在制冷剂排放管处设置油分离器。以此油分离器，使从制冷剂分离出的润滑油回到压缩机中。

此外，将多台在低压装置设置油累积处的压缩机以并联方式连接的冷冻装置的状况，彼此的油累积处经由油平衡管连通，以确保油量的平衡。

然而，对于在彼此的油累积处透过油平衡管连通，藉以确保油量平衡的冷动装置的情形时，若在至少有一台压缩机为可控制压缩能力的压缩机时，或者将多个压缩能力相异的压缩机并联而大型化时，会在压缩容器内产生压力差。由于在高输出压缩机中，油会被吸引的原因，造成在高输出压缩机中使润滑油增加，而在低输出压缩机中润滑油则不足。润滑油变不足的压缩机中的滑动部便产生磨损，而产生使装置寿命减短的问题。

此外，为了解决润滑油量的不平衡，便必须在输出大的压缩机上连接大口径的油平衡管；然而，在启动压缩机时，由于会在油平衡管增加应力(压力)，使得油平衡管的设计变得很复杂，并且使得成本高涨。

此外，在具有经由压缩泵的排放口划分出低压装置与高压装置的容器构造的压缩机以及内部高压式压缩机以多台并列排列连接而构成的冷冻装置中，于各个压缩机设置用以侦测润滑油油位面的感测器。依据润滑油液面的状态，控制从油分离器所分离出的回油量，藉以确保每个压缩机中的润滑油量。

但是，润滑油侦测器有构造复杂与价格昂贵的问题。润滑油回游的控制电路也会变得相当复杂与昂贵。

因此，即使在压缩机的制冷剂压缩能力不同以及制冷剂排放管的流路阻力不同的情形下，需要以成本不高的简单构造，并且不会使压缩机陷入润滑油不足的情形。此乃急为要解决的课题。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术问题，提出第一种冷冻装置构成，其具有多个内部高压式压缩机以并列方式配置的制冷剂回路。此第一构成冷冻装置包括：油分离器，其设置连接于排放制冷剂合流管，排放制冷剂合流管将从各内部高压式压缩机所排放出的制冷剂加以合流；第一种回油管，其设置于从分离器到第一压缩机的制冷剂吸入管之间；以及第二种回油管，其设置于从第一压缩机的规定润滑油液面高度到第二压缩机的制冷剂吸入管之间。

本发明更提出第二种构成的冷冻装置，其具有多个内部高压式压缩机以并列方式配置的制冷剂回路，第二构成的冷冻装置包括：油分离器，设置连接于排放制冷剂合流管，排放制冷剂合流管将从各内部高压式压缩机所排放出的制冷剂加以合流；第一种回油管，具有开关阀，该开关阀连接于从油分离器至该各压缩机的制冷剂吸入管之间；第二种回油管，设置于从第二压缩机的规定润滑油液面高度到第二压缩机的制冷剂吸入管之间。

如前述的第一构成或第二构成的冷冻装置，其中第一压缩机为可变压缩能力的压缩机，据以构成本发明的冷冻装置的第三种构成。

本发明还提出第四种构成的冷冻装置，其具有数个压缩机以并列方式配置的制冷剂回路，其中各压缩机为经由一压缩泵排放口区隔成低压部与高压部的容器构成，其特征在于从压缩机的高压部到其他压缩机制冷剂吸入管之间设置减压装置。

本发明还提出第五种构成的冷冻装置，其具有第一压缩机与第二压缩机以并列方式配置的一制冷剂回路，其中第一压缩机为经由一压缩泵排放口区隔成低压部与高压部的容器构造，而第二压缩机为高压容器构造，其特征在于：从第一压缩机的高压部到第二压缩机的制冷剂吸入管之间设置具有减压装置的油平衡管；以及从第二压缩机的规定润滑油液面附近到第一压缩机的制冷剂吸入管之间，设置具有减压装置的油平衡管。

如前所述的第四构成或第五构成的冷冻装置，其中该油平衡管的一端连接到分支出来的制冷剂吸入管的上倾斜部，据以构成本发明的冷冻装置的第六种构成。

如前所述的第四到第六种构成的任何一种冷冻装置，其中制冷剂排放管与压缩机以水平方式连接，在制冷剂排放管的连接部分的下端，制冷剂排放管与油平衡管之间的弧所张开的中心角θ为45度以下的位置处，连接至油平衡管的一端，据以构成本发明的冷冻装置的第七种构成。

藉由上述的各种冷冻装置，前述的现有技术所遇到的问题可以被加以解决。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中：

图1是依据本发明第一实施例所绘制的冷冻装置；

图2是依据本发明第二实施例所绘制的冷冻装置；

图3是依据本发明第三实施例所绘制的冷冻装置；

图4是图3中的压缩机构件的说明图；以及

图5是依据本发明第四实施例所绘制的冷冻装置。

具体实施方式

附图标号说明：

1、2 压缩机              3、4、5 制冷剂吸入管

6、7 制冷剂排放管        8 排放制冷剂合流管

9 油分离器               10、10A 第一种回油管

11 毛细管                12 第二种回油管

13 毛细管                14、15、16 开关阀

17 累积器                18 油平衡管

19 毛细管                20 油平衡管

21 毛细管                22 油平衡管

23 毛细管               25 润滑油

P 压缩泵                P1 排放装置

L 低压装置              H 高压装置

θ 中心角

实施例

以下依据图1来说明本发明的第一实施例。

图1与图2是绘示由图未示的冷凝器、蒸发器等等以及冷冻装置所构成的内部高压式压缩机，其并列配置于一个制冷剂回路上。

即，一侧的压缩机1连接到从制冷剂吸入管3所分支出的其中的一制冷剂吸入管4，另一侧的压缩机2则连接到从制冷剂吸入管3所分支出来的另一制冷剂吸入管5。此外，压缩机1将压缩的制冷剂从其中一制冷剂排放管6排放出，另一压缩机2则将压缩的制冷剂从另一制冷剂排放管7排放出。制冷剂排放管6、制冷剂排放管7与排放制冷剂合流管8的设置，可以将排放管合流而循环提供给图未绘出的冷凝器与蒸发器等等。

接着，在排放制冷剂合流管8本身便具有众所皆知的油分离器9。从油分离器9到压缩机1、2的其中之一设置第一种回油管10，例如连接到设置可变压缩制冷剂能力的压缩机1的制冷剂吸入管4。在第一种回油管10的中途设置做为减压装置的毛细管(capillary tube)11。

此外，在压缩机1的正常油液面的高度处连接到第二种回油管12的其中一端，而另外一端则与连接到不具可变压缩制冷剂能力的压缩机2的制冷剂吸入管5相连接。在第二种回油管12的中途设置做为减压装置的毛细管13。

上述的冷冻装置在全功率(full power)运转模式下，运转两个压缩机1、2，空调负载变小；而在省电/节约(save)运转模式下时，仅运转压缩制冷剂能力可变的压缩机1。

于本发明的冷冻装置，由压缩机1、2出来的制冷剂与由制冷剂排放管排出的润滑油以油分离器9使之与制冷剂分离开。接着，在油分离器9聚积的润滑油，经由第一种回油管10与制冷剂吸入管4的下段，先回流到压缩机1。接着，位在压缩机1内部且比第二种回油管12的连接处还高的润滑油，会经由第二种回油管12与制冷剂吸入管5的下段，回流到压缩机2。

而且，因为第二种回油管12与压缩机1的连接处为在润滑油的正常的液面高度，所以不会有在压缩机1中润滑油不够还让润滑油回流到压缩机2的情形，并且也不会有压缩机1的润滑油累积过多，而压缩机2润滑油不够的情形出现。

第二实施例

以下将依据图2来详细说明本发明的第二实施例。

在图2所示的冷冻装置中，具有与图1所示的冷冻装置相同功能的部分，标示相同的标号，使其容易理解。

如图2所示的冷冻装置，多增加的第一种回油管10A以可连通方式设置于油分离器9与第二种回油管12的毛细管13的上游端。藉此，累积在油分离器9的润滑油即使不经由压缩机1，也可以回流到压缩机2中。此外，在第一种回油管10处设置开关阀14，而在第一种回油管10A处设置开关阀15。

在上述的冷冻装置在全功率(full power)运转模式下，打开开关阀14并关闭开关阀15，以运转两个压缩机1、2，使空调负载变小；而在省电/节约(save)运转模式下时，仅运转压缩机1或压缩机2的其中一个。此时，仅运转压缩机1时，开启开关阀14且关闭开关阀15，使压缩机1运转；仅运转压缩机2时，开启开关阀15且关闭开关阀14，使压缩机2运转。

第三实施例

以下将依据图3与图4详细说明本发明的第三实施例。

如说明第三实施例的说明图所示，为了容易理解，与前述的冷冻装置中具有相同功能的构件，使用相同的标号。

在此实施例的压缩机1、2为具容器构造的低压型涡卷式压缩机，其经由压缩泵P的排放装置P1区隔成低压装置L与高压装置H。作为润滑用途的润滑由25则累积在低压装置L的底部。

在压缩机1的低压装置L连接到从制冷剂吸入管3分支出来的其中之一制冷剂吸入管4，压缩机2的低压装置L则连接到从制冷剂吸入管3分支出来的另一制冷剂吸入管5。

此外，压缩机1的高压装置H则连接到制冷剂排放管6，压缩机2的高压装置H则连接到制冷剂排放管7。排放制冷剂合流管8的设置使得制冷剂排放管6、7所排出的高压制冷剂经过合流后，可以循环供应给图未绘示出的冷凝器与蒸发器等。此外，在制冷剂吸入管3处设置累积器17，并且分别在制冷剂排放管6、7设置防逆流阀。

接着，从压缩机1的高压装置H到制冷剂吸入管5设置油平衡管18，而在油平衡管18的途中设置做为减压装置的毛细管19。此外，从压缩机2的高压装置H到制冷剂吸入管4设置油平衡管20，而在油平衡管20的途中设置做为减压装置的毛细管21。

再者，制冷剂排放管6、7沿水平方向安装于图4所示的压缩机1、2上，而其下方连接到油平衡管18、20的一端。此时，制冷剂排放管6与油平衡管18，以及制冷剂排放管7与油平衡管20的任一个连接到中心角θ在45度以内的位置上。

此外，油平衡管18、20的另一端则连接到从制冷剂吸入管3所分出的制冷剂吸入管4、5的上倾斜部。

在上所述的冷冻装置中，在任何一个压缩机1、2中，润滑压缩泵P的滑动部分的润滑油25连同压缩制冷剂排出高压装置H；若在高压装置H还有空间的话，便在此将润滑油25从制冷剂中加以分离，并且累积到高压装置H的底部。

因为藉由压缩泵P所压缩，从排放装置P1进入高压装置H的高压制冷剂由制冷剂排放管6、7排出，所以从排放装置P1往制冷剂排放管6、7方向的流量很大；因此，从制冷剂所分离出来的润滑油25会大部分累积于流路的下端。

之后，因为在此部分连接到油平衡管18、20的一端，累积于压缩机1的高压装置H的润滑油25经由油平衡管18与制冷剂吸入管5，连同制冷剂气体均被吸入到压缩机2的低压装置L。累积于压缩机2的高压装置H的润滑油25经由油平衡管20与制冷剂吸入管4，连同制冷剂气体均被吸入到压缩机1的低压装置L。藉此，分别累积于底部的润滑油25便得以拿来补充。

此时，从压缩机1供应到压缩机2与从压缩机2供应到压缩机1的润滑油25润滑个别的压缩泵P的滑动部，而仅排放至高压装置H的润滑油25。因为连累积在低压装置L的润滑油25都没有引出，因此即使在压缩机1、2的压缩制冷剂能力有差距，也不会发生润滑油25过度累积于压缩机1、2的任一方，而产生在另外一个压缩机中润滑油25不够的状况。

此外，例如，其中一个压缩机1在运转中，而另一方的压缩机2停止运转的情形下，因为没有经过制冷剂吸入管5往压缩机2流动的制冷剂，所以用来润滑压缩泵P的滑动部，而排放至压缩机1的高压装置H并累积于其底部的润滑油25，会经由油平衡管18与制冷剂吸入管5的一部分和制冷剂吸入管4，连同制冷剂气体吸入到压缩机1中。因此，在压缩机1中不会产生润滑油25不够的状况。

而且，因为制冷剂排放管6与油平衡管18以及制冷剂排放管7与油平衡管20，其个别的中心角θ以45度以下的接近状态配置在压缩机1、2，在压缩机1的高压装置H与在压缩机2的高压装置H所分离出的润滑油25，会分别有效率地供应到压缩机2的低压装置L与压缩机1的低压装置L。

第四实施例

以下将依据图5详细说明本发明的第四实施例。

如说明第四实施例的说明图所示，为了容易理解，与前述的冷冻装置中具有相同功能的构件，使用相同的标号。

图5所示的冷冻装置，是由与图3所示的压缩机1、2相同结构的低压型涡卷式压缩机1，以及与图1与图2所示的压缩机1、2相同结构的内部高压式压缩机2，以制冷剂管并列连接设置而成。

接着，在此冷冻装置中，压缩机1与制冷剂吸入管5藉由具有毛细管19的油平衡管18来连接。压缩机2规定的润滑油液面附近与制冷剂吸入管4藉由具有毛细管23的油平衡管22来连接。

在上述的冷冻装置，用来润滑压缩机1的压缩泵P的滑动部的润滑油25连同压缩制冷剂排放至高压装置H排出，并累积于其高压装置H的底部。接着，累积在压缩机1的高压装置H底部的润滑油25，经由油平衡管18与制冷剂吸入管5，连同制冷剂气体一同被吸入到压缩机2的压缩泵P。混合于压缩制冷剂气体的润滑油25的一部分连同制冷剂气体一起由制冷剂排放管7排出，而在高压装置H分离出的润滑油25则累积于其底部，供应润滑油给各个滑动部。

另一方面，累积在压缩机2的高压装置的润滑油25，经由连接在规定润滑油液面附近的油平衡管22与制冷剂吸入管4，连同制冷剂气体一同被吸入到压缩机1的低压装置L，累积于其底部的润滑油25则供应给各个滑动部。

在图5所示的冷冻装置构造，因为低压型涡卷式压缩机1的高压装置H经由油平衡管18与连接至高压容器构造的压缩机2的制冷剂吸入管5相连，从压缩机1供应给压缩机2的仅仅是在高压装置H从制冷剂分离出来的润滑油25，而且即使压缩机2的能力很大，累积于低压装置的润滑油25也不会被吸引出来。因此，在压缩机1不会有润滑油25不够的情形发生。

因为油平衡管22连接到规定的润滑油液面附近，所以累积于压缩机2的润滑油25中，低于规定液面位置的润滑油25也不会经由油平衡管22被吸引出到压缩机1中。因此，在压缩机2也不会有润滑油25不够的情形发生。

此外，本发明并不限制于上述的实施型态，在不脱离申请专利范围所记载的旨趣的范围下，可以有各种不同的实施型态。

例如，不论是在图1所示的第一实施例的冷冻装置，图2所示的第二实施例的冷冻装置，以及图3所示的第三实施例的冷冻装置中的任何一个，可以使用三台以上的压缩机来并列构成冷冻装置。

亦即，在如图1所示的冷冻装置中，当配置了总共n个(n≥3)压缩机时，从第n-1个压缩机至第n个压缩机为止配置第二种回油管。

此外，在如图2所示的第二实施例的冷冻装置中，当配置了总共n个(n≥3)压缩机时，从油分离器开始到所有压缩机的制冷剂吸入管设置具有开关阀的第一种回油管，并且从第n-1个压缩机至第n个压缩机为止配置第二种回油管。

另外，在第二种回油管设置开关阀16。当仅有压缩机1运转时，可以打开开关阀14并且关闭开关阀15、16。当仅有压缩机2运转时，可打开开关阀15并且关闭开关阀14、16。当两组压缩机1、2同时运转时，可以打开开关阀14、16并且关闭开关阀15。

再者，在如图3所示的第三实施例的冷冻装置中，当配置了总共n个(n≥3)压缩机时，从第1压缩机的高压装置到第2压缩机的制冷剂吸入管配置具有减压装置的油平衡管，从第2压缩机的高压装置到第3压缩机的制冷剂吸入管配置具有减压装置的油平衡管，从第n-1压缩机的高压装置到第n压缩机的制冷剂吸入管配置具有减压装置的油平衡管，依序如此设置相同的油平衡管。接着，从第n个压缩机的高压装置到第1压缩机的制冷剂吸入管设置具有减压装置的油平衡管。

接着，在图3所示的压缩机1、2与图5所示的压缩机1中，在高压装置设置由分离板，制冷剂吸入管与油平衡管也可以以其中心角θ为45度以上的位置来加以配置。

另外可以将图3所示的管路配线与图5所示的管路配线两者加以组合应用。

发明效果

如以上的说明，藉由本发明的构造，因为在并列配置的数个压缩机中的任何一部均不会有润滑油不够的情形发生，所以在某一特定的压缩机中不会陷入润滑油不足的窘境，更不会使滑动部产生摩擦而让装置寿命减短。

特别是，利用本发明的权利要求3所述的内容，在只有部分负载时，因为可以自由地选择运转的压缩机，故压缩机的运转时间可以平准化。

再者，如本发明的权利要求6所述的内容，因为油平衡管的一端连接到设置在制冷剂吸入管的上倾斜部的上端部，所以与停止运转的压缩机无关而可与运转中的压缩机间彼此传输润滑油。

如本发明的权利要求7所述的内容，因为制冷剂吸入管与油平衡管的中心角θ以45度以下的彼此接近位置来加以配置，并且因为油平衡管连接在制冷剂排放管的下侧，所以累积在制冷剂排放管连接部分附近的润滑油可以经由油平衡管更有效率地供应给其他压缩机。

综上所述，虽然本发明已结合一优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (4)

1.一种冷冻装置，具有多个压缩机以并列方式配置的一制冷剂回路，其中该各压缩机为经由一压缩泵排放口区隔成一低压部与一高压部的容器构造，其特征在于：

从该压缩机的该高压部到其他该压缩机的一制冷剂吸入管之间设置一减压装置。

2.一种冷冻装置，具有一第一压缩机与一第二压缩机以并列方式配置的一制冷剂回路，其中该第一压缩机为经由一压缩泵排放口区隔成一低压部与一高压部的容器构造，而该第二压缩机为一高压容器构造，其特征在于：

从该第一压缩机的该高压部到该第二压缩机的一制冷剂吸入管之间设置具有减压装置的油平衡管；以及

从该第二压缩机的一规定润滑油液面附近到该第一压缩机的一制冷剂吸入管之间，设置具有减压装置的油平衡管。

3.如权利要求1或2所述的冷冻装置，其中该油平衡管的一端连接到分支出来的该制冷剂吸入管的一上倾斜部。

4.如权利要求1或3所述的冷冻装置，其中该制冷剂排放管与该压缩机以水平方式连接，在该制冷剂排放管的连接部分的下端，该制冷剂排放管与该油平衡管之间的弧所张开的中心角为45度以下的位置处，连接至该油平衡管的一端。

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